內容
※研討會概要※
橡膠零件品質的五大要素為：1）橡膠配方技術、2）構造設計技術、3）橡膠加工技術、4）補強材的技術、5）接著技術，特別是『接著技術』，被定位為決定品質基準的重要的生產加工技術。現代的橡膠製品已與金屬、纖維、陶瓷及塑膠等材質進行複合化製作，利用不同材質的特性，創造出兼具柔軟性與剛性，並具備高強度機能的複合材料，而“接著技術”為複合材料的必備技術之一。
一般來說，因橡膠與異種材料的接著技術被廣泛地應用在工業上，其方法分為（1）直接加硫接著法，將未加硫橡膠與黃銅電鍍（Brass Plating）過後的金屬，在橡膠加硫時進行接著，及（2）間接加硫接著法，將未加硫橡膠與經過化學處理的金屬，於橡膠加硫時進行接著。因應不同的材料及表面特性，必須使用不同的接著劑或方法，且因應全球環境的保護意識抬頭與接著工作環境的污染問題，從生產加工技術的效率提昇與環保要求的觀點來看，『間接加硫接著法』可解決目前的橡膠工業所困擾的接著課題。
塑膠中心特於4/16（四）邀請了 前日本普利司通(株) 技術經理 飯泉信吾 先生來台分享『橡膠/金屬接著前處理及接著的相關技術』，另外，在橡膠製品的設計中，隨著過去所要求的高性能化與高機能化，伴隨著 1）使用環境的惡劣化，須提昇製品的耐久性；2）成本的降低要求；3）為降低環境負荷，進行有毒物質的使用規範；4）提昇製品的信賴性等，針對目前越來越多的嚴苛要求，此次所介紹的橡膠/樹脂接著體的新規製造方法，可提供技術人員許多的應用資訊，並可使用在產品設計上，以應對顧客不同的需求。
講師介紹
日本普利司通(株)技術總經理 飯泉信吾 先生
時間
2015年04月16日（四）9：30-16：30
地點
塑膠中心(台中市工業區38路193號)
課程簡介
【Key Point】
(1)加硫橡膠的表面處理
(2)金屬接著前的表面處理
(3)橡膠/樹脂接著體
(4)補強材接著技術
(5)直接加硫接著法
(6)間接加硫接著法
(1) 橡膠/金屬加硫體於腐蝕環境中的耐久性提昇
金屬於接著前的化學處理技術：
汽車零部件等，需使用金屬零部件做為結構補強材，其相關橡膠製品在嚴峻的腐蝕環境中長期使用，為了防止因金屬零部件的腐蝕反應所造成的金屬與橡膠間的接著剝離，金屬零部件的化學前處理是在進行接著前中不可欠缺的。
此次特別介紹，在橡膠接著前處理中，最適用的化學處理技術。
(2) 橡膠/樹脂接著體的新規製造方法
透過加硫橡膠的表面處理，與補強材的接著技術：
因加硫後的橡膠表面會成為難以進行接著的表面，通常都會採用未加硫橡膠/補強材的加硫接著法。然而，近年來大型的橡膠製品採用橡膠/樹脂複合體的數量急速地增加，若在加硫橡膠中，進行特殊的表面處理（接著前處理）後，可提昇補強材與接著體的生產效率、並降低製造成本，此技術可應用於汽車零部件製造（橡膠/樹脂接著體），也是此次會重點介紹的新型製造方法。
相關連結：http://www.pidc.org.tw/zh-tw/news/Pages/ActivityDisp.aspx?ActivityId=1322
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馗鼎奈米科技股份有限公司
Creating Nano Technologies,Inc.
59 Alley 21 Lane 279, Chung Cheng Road, Yung Kang City, Tainan, TAIWAN
TEL:886-6-2323927 FAX:886-6-2013306
URL: http://www.creating-nanotech.com
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2015年3月9日 星期一
2011年2月7日 星期一
表面處理於R2R壓印製程之應用7
1.抗眩膜模板表面DLC膜披覆處理脫模性測試
圖10為鋁質抗眩膜模板以PECVD方式披覆DLC膜前後之水滴接觸角變化，由披覆前67∘升至度披覆之99∘。
圖11為模板脫模測試，沒有披覆DLC膜的模板，在與光阻接觸硬化後，便與光阻緊密結合(如圖11(a)圓圈所示)，無法脫模；有披覆DLC膜的模板則可以順利脫模。
4.結論
R2R壓印製程大幅降低軟性顯示器及軟性電子微結構製作成本，但R2R壓印製程要能順利進行，模板與軟性基材的表面處理相當重要，選對處方式才能真正降低成產成本與程製品質。模板表面披覆DLC膜可有效改善模板與硬化光阻之脫模性及圖案轉移率；F-DLC之抗沾粘性與耐用性高於DLC與SAM。電漿對基材表面處理則可以提升光阻於基材附著性及圖案轉移率，陣列型噴射電漿與遠距式DBD電漿不會造成電路及微結構損傷是最適合用來處理軟性顯示器及軟性電子電漿清潔方法。
參考文獻
1.Michael PCW., Advances in Roll to Roll Processing, impattern Solutions, (2007) www.impattern.com.
2.Fabrication of Electronics on Flexible Substrate Using Self-Aligned Imprint Lithography (SAIL), www.exerciseforthereader.org/IMID2007.pdf.
3.Jang EJ et al, Effect of Surface Treatments on Interfacial Adhesion Energy Between UV-Curable Resist and Glass Wafer, international journal of adhesion & Adhesives 29 (2009), 662-669.
4.Tao L. et al, Durable Diamond-Like Carbon Templates for UV Nanoimprint Lithography, Nanotechnology 19 (2008), 105302.
5.Jeong JH, et al, UV-Nanoimprint Lithography Using a Diamond-Like Carbon Stamp, Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering 6151, II, 2006, Emerging Lithography Technologies X.
6.Ryan WF, et al, Ultrathin Fluorinated Diamondlike Carbon Coating Nanoimprint Lithography Imprinters, Journal of Vacuum Science & Technologies B 27(6), 2009, 2869-2872.
7.Okada M et al, Characteristics of Antisticking Layer Formed by CHF3 Plasma Irradiation for Nanoimprint Molds, Japanese Journal of Applied Physics 48 (2009), 06FH15-1- 06FH15-4.
8.Charalambides PG, et al, A Test Specimen for Determining The Fracture Resistance of Biomaterial Interfaces, J Appl Mech 111, 1989, 77-82.
9.Alfred Grill, Diamond Like Carbon: State of The Art, Diamond and Related Materials, 8 (1999) 428-434.
10.Industrial Applications of Diamond Like Films, Creating nanotechnologies, Inc., http://www.creating-nanotech.com/big5/product.php?p_sn=19.
11.徐逸明, 游閔盛, 郭有斌, 黃傑, 洪昭南, 常壓電漿原理、技術與應用，化工技術, 197 (2009) 68-85.
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馗鼎奈米科技股份有限公司Creating Nano Technologies,Inc.59 Alley 21 Lane 279, Chung Cheng Road, Yung Kang City, Tainan, TAIWANTEL:886-6-2323927 FAX:886-6-2013306 URL: http://www.creating-nanotech.com
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圖10為鋁質抗眩膜模板以PECVD方式披覆DLC膜前後之水滴接觸角變化，由披覆前67∘升至度披覆之99∘。
圖11為模板脫模測試，沒有披覆DLC膜的模板，在與光阻接觸硬化後，便與光阻緊密結合(如圖11(a)圓圈所示)，無法脫模；有披覆DLC膜的模板則可以順利脫模。
4.結論
R2R壓印製程大幅降低軟性顯示器及軟性電子微結構製作成本，但R2R壓印製程要能順利進行，模板與軟性基材的表面處理相當重要，選對處方式才能真正降低成產成本與程製品質。模板表面披覆DLC膜可有效改善模板與硬化光阻之脫模性及圖案轉移率；F-DLC之抗沾粘性與耐用性高於DLC與SAM。電漿對基材表面處理則可以提升光阻於基材附著性及圖案轉移率，陣列型噴射電漿與遠距式DBD電漿不會造成電路及微結構損傷是最適合用來處理軟性顯示器及軟性電子電漿清潔方法。
參考文獻
1.Michael PCW., Advances in Roll to Roll Processing, impattern Solutions, (2007) www.impattern.com.
2.Fabrication of Electronics on Flexible Substrate Using Self-Aligned Imprint Lithography (SAIL), www.exerciseforthereader.org/IMID2007.pdf.
3.Jang EJ et al, Effect of Surface Treatments on Interfacial Adhesion Energy Between UV-Curable Resist and Glass Wafer, international journal of adhesion & Adhesives 29 (2009), 662-669.
4.Tao L. et al, Durable Diamond-Like Carbon Templates for UV Nanoimprint Lithography, Nanotechnology 19 (2008), 105302.
5.Jeong JH, et al, UV-Nanoimprint Lithography Using a Diamond-Like Carbon Stamp, Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering 6151, II, 2006, Emerging Lithography Technologies X.
6.Ryan WF, et al, Ultrathin Fluorinated Diamondlike Carbon Coating Nanoimprint Lithography Imprinters, Journal of Vacuum Science & Technologies B 27(6), 2009, 2869-2872.
7.Okada M et al, Characteristics of Antisticking Layer Formed by CHF3 Plasma Irradiation for Nanoimprint Molds, Japanese Journal of Applied Physics 48 (2009), 06FH15-1- 06FH15-4.
8.Charalambides PG, et al, A Test Specimen for Determining The Fracture Resistance of Biomaterial Interfaces, J Appl Mech 111, 1989, 77-82.
9.Alfred Grill, Diamond Like Carbon: State of The Art, Diamond and Related Materials, 8 (1999) 428-434.
10.Industrial Applications of Diamond Like Films, Creating nanotechnologies, Inc., http://www.creating-nanotech.com/big5/product.php?p_sn=19.
11.徐逸明, 游閔盛, 郭有斌, 黃傑, 洪昭南, 常壓電漿原理、技術與應用，化工技術, 197 (2009) 68-85.
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2011年1月6日 星期四
表面處理於R2R壓印製程之應用-6
2.軟性基材的表面處理
為了在壓印製程得到品質良好的圖案結構，壓印前對(來料)軟性基材進行清潔相當重要；由於材料在包裝、運送、保存時，多少因為環境的變異造成在基材上沾附或多或少之污染，只要一個分子層厚度的污染即可能造成後續光阻與基材的附著不良。但軟性塑膠基材容易在水洗過程吸附大量的水份，除了後續需要烘烤趕走水份外，更可能在烘烤時再次造成污染，或者因含水量變化，造成尺寸改變，增加後製程的困難度。因此若能以乾式方式對軟性基材清潔，將可省去許多麻煩，相對也可節省可觀的生產成本。
大氣電漿11因為不需要真空腔體，處理效果佳，速度快，因此是乾式清潔的首選， R2R製程最常見的電漿為電暈放電，電暈放電因為電極與被處理物直接面對，所以放電效果佳，但它絲狀放電特性，易造成較差之均勻性，甚至容易打傷材料；電暈放電的另一個缺點是不適合處理導電材料，當電暈放電遇到導電材料時，容易造成電漿集中放電而似閃電般將材料擊傷，如圖5所示。因此對於像是軟性顯示器或軟性電子，在軟性板材上已佈上線路或元件之場合，並不適合應用電暈電漿。適合用來處理軟性顯示器或軟性電子基材的大氣式電漿必需不對基材放電，不會像閃電般將基材擊傷。圖6為國內廠商自行開發適合用在R2R製程之兩款大氣式電漿，圖6(a)為陣列式噴射電漿(plasma jet array)，具有相當高之電漿密度，因此清潔效果佳，處理速度快，電漿有效距離較長(約3-10mm)，當所處理之基材寬度愈大時，需要合併更多之電漿單元，成本相對較高。圖6(b)遠距離DBD電漿，其特點為單位寬度成本較低，電漿均勻性較佳，適合大面積之材料清潔；但缺點為電漿有效距離較短(約1-5mm)，電漿密度較低，電漿清潔速度較慢。
圖7為PET基材經大氣電漿處理前後之水滴接觸角變化，處理前為76∘，處理後為40∘，顯示經大氣電漿處理後確實提升PET表面之親水性，及表面能。由XPS表面分析及AFM量測發現大氣電漿除了可以清除材料表面油污外，兼具表面改質與表面粗化的效果，如圖8及圖9所示。
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為了在壓印製程得到品質良好的圖案結構，壓印前對(來料)軟性基材進行清潔相當重要；由於材料在包裝、運送、保存時，多少因為環境的變異造成在基材上沾附或多或少之污染，只要一個分子層厚度的污染即可能造成後續光阻與基材的附著不良。但軟性塑膠基材容易在水洗過程吸附大量的水份，除了後續需要烘烤趕走水份外，更可能在烘烤時再次造成污染，或者因含水量變化，造成尺寸改變，增加後製程的困難度。因此若能以乾式方式對軟性基材清潔，將可省去許多麻煩，相對也可節省可觀的生產成本。
大氣電漿11因為不需要真空腔體，處理效果佳，速度快，因此是乾式清潔的首選， R2R製程最常見的電漿為電暈放電，電暈放電因為電極與被處理物直接面對，所以放電效果佳，但它絲狀放電特性，易造成較差之均勻性，甚至容易打傷材料；電暈放電的另一個缺點是不適合處理導電材料，當電暈放電遇到導電材料時，容易造成電漿集中放電而似閃電般將材料擊傷，如圖5所示。因此對於像是軟性顯示器或軟性電子，在軟性板材上已佈上線路或元件之場合，並不適合應用電暈電漿。適合用來處理軟性顯示器或軟性電子基材的大氣式電漿必需不對基材放電，不會像閃電般將基材擊傷。圖6為國內廠商自行開發適合用在R2R製程之兩款大氣式電漿，圖6(a)為陣列式噴射電漿(plasma jet array)，具有相當高之電漿密度，因此清潔效果佳，處理速度快，電漿有效距離較長(約3-10mm)，當所處理之基材寬度愈大時，需要合併更多之電漿單元，成本相對較高。圖6(b)遠距離DBD電漿，其特點為單位寬度成本較低，電漿均勻性較佳，適合大面積之材料清潔；但缺點為電漿有效距離較短(約1-5mm)，電漿密度較低，電漿清潔速度較慢。
圖7為PET基材經大氣電漿處理前後之水滴接觸角變化，處理前為76∘，處理後為40∘，顯示經大氣電漿處理後確實提升PET表面之親水性，及表面能。由XPS表面分析及AFM量測發現大氣電漿除了可以清除材料表面油污外，兼具表面改質與表面粗化的效果，如圖8及圖9所示。
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2010年7月26日 星期一
表面處理於R2R壓印製程之應用-3
1.模板表面處理
由於模板需與光阻接觸，若要使模板與硬化光阻順利脫離，必需儘量控制模板的表面能。較常被用來當作抗沾粘(anti-sticking)表面處理的功能性薄膜有：含F自我排列單分子層薄膜3、類鑽石薄膜4-6、含F類鑽石薄膜5-7等。
1.1 自排列單分子層薄膜(self-assembled monolayer, SAM)
SAM常被用來對表面進行疏水性(hydrophobic)及親水性(hydrophilic)表面改質, 只要奈米厚的薄膜鍵結於表面即可提供或減少基材的表面能。常用的SAM如表2：
在實務上，基材必需經過嚴謹的清潔過程才能得到SAM與基材良的的附著，一範列為：基材先以去離子水清洗異丙醇清洗最後以氧電漿清潔，氧電漿處理的步驟很重要，因為電處理後會在基材表面導入OH官能基，而一般SAM與OH會形成很強的鍵結。SAM膜披覆則可以選擇化學氣相沉積8或浸鍍方式進行。表2所示APMDS之所有以較高的介面斷裂能，是因為APMDS具有壓克力官能基，可參與壓克力系光阻之自由基聚合反應(free radical polymerization)而與光阻產生共價鍵結，因此有非常好的粘著力；而GPTS因為具有-(-O-CH2-CH2-)未端官能基，亦可與壓克力系光阻中之N及O原子鍵結，因此也能有效提升界面之粘著力；然R2R壓印製程中要將SAM應用到提高基材與光阻之附著力，必需將SAM膜沉積在軟性基材上，以目前SAM的技術來看並不實用。烷基-氟系矽烷(Alkylhalosilanes)像FOTS, FDTS具有低的表面能，因此是最佳的抗沾粘表面處理候選者；但是相關文獻顯示當FDTS與光阻接觸時，會與紫外光光阻材料產生不可逆反應，如圖2所示為FDTS披覆於石英模板後，與經過10次紫外光壓印後C1s光譜，由光譜分析發現F原子在10次壓印後減少了28%，其原因可能為當紫外光照射時-CF3會吸引光阻(SU-8)中自由基所提供的電子，反應並形成揮發生氟化物而自FDTS逃離。這樣的現象在不同類型的紫外光光阻都有被報導，例如甲基丙烯酸酯、乙二烯醚、壓克力光阻。雖然FDTS、FOTS有較低的表面能，但要能應用在紫外光壓印模板的抗沾粘處理，還必需克服使用壽命的問題。
圖2. (a) FDTS披覆在石英模板後表面XPS分析，(b)經過紫外光壓印製程10次後表面XPS分析4。
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由於模板需與光阻接觸，若要使模板與硬化光阻順利脫離，必需儘量控制模板的表面能。較常被用來當作抗沾粘(anti-sticking)表面處理的功能性薄膜有：含F自我排列單分子層薄膜3、類鑽石薄膜4-6、含F類鑽石薄膜5-7等。
1.1 自排列單分子層薄膜(self-assembled monolayer, SAM)
SAM常被用來對表面進行疏水性(hydrophobic)及親水性(hydrophilic)表面改質, 只要奈米厚的薄膜鍵結於表面即可提供或減少基材的表面能。常用的SAM如表2：
在實務上，基材必需經過嚴謹的清潔過程才能得到SAM與基材良的的附著，一範列為：基材先以去離子水清洗異丙醇清洗最後以氧電漿清潔，氧電漿處理的步驟很重要，因為電處理後會在基材表面導入OH官能基，而一般SAM與OH會形成很強的鍵結。SAM膜披覆則可以選擇化學氣相沉積8或浸鍍方式進行。表2所示APMDS之所有以較高的介面斷裂能，是因為APMDS具有壓克力官能基，可參與壓克力系光阻之自由基聚合反應(free radical polymerization)而與光阻產生共價鍵結，因此有非常好的粘著力；而GPTS因為具有-(-O-CH2-CH2-)未端官能基，亦可與壓克力系光阻中之N及O原子鍵結，因此也能有效提升界面之粘著力；然R2R壓印製程中要將SAM應用到提高基材與光阻之附著力，必需將SAM膜沉積在軟性基材上，以目前SAM的技術來看並不實用。烷基-氟系矽烷(Alkylhalosilanes)像FOTS, FDTS具有低的表面能，因此是最佳的抗沾粘表面處理候選者；但是相關文獻顯示當FDTS與光阻接觸時，會與紫外光光阻材料產生不可逆反應，如圖2所示為FDTS披覆於石英模板後，與經過10次紫外光壓印後C1s光譜，由光譜分析發現F原子在10次壓印後減少了28%，其原因可能為當紫外光照射時-CF3會吸引光阻(SU-8)中自由基所提供的電子，反應並形成揮發生氟化物而自FDTS逃離。這樣的現象在不同類型的紫外光光阻都有被報導，例如甲基丙烯酸酯、乙二烯醚、壓克力光阻。雖然FDTS、FOTS有較低的表面能，但要能應用在紫外光壓印模板的抗沾粘處理，還必需克服使用壽命的問題。
圖2. (a) FDTS披覆在石英模板後表面XPS分析，(b)經過紫外光壓印製程10次後表面XPS分析4。
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